超低碳CR-NI马氏体不锈钢组织和性能研究
ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢叶片热处理工艺研究
ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢叶片热处理工艺研究周彤;卫心宏【摘要】研究了不同热处理工艺对ZG06Cr13Ni4Mo材质性能的影响.试验表明,该材质在1 010℃正火+605℃一次回火+580℃二次回火热处理后,各项性能指标达到最优,其组织为低碳马氏体+逆转变奥氏体,具有较高的强度、低温韧性和适合的硬度,并在应用大型叶片铸件热处理生产中,满足了产品性能要求.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】4页(P32-34,47)【关键词】ZG06Cr13NI4Mo;马氏体不锈钢;叶片【作者】周彤;卫心宏【作者单位】太原重工冶铸分公司,山西太原030024;太原重工冶铸分公司,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TG23大型叶片是水电水轮机中的关键零件，零件的服役条件较为恶劣，长期承受高压水流冲击、磨损和侵蚀，材质选择综合力学性能和耐侵蚀性能良好的ZG06C r13N i4M o马氏体不锈钢材质。
随着水电及相关铸件向大型化发展，对ZG06C r13N i4M o等不锈钢材质的性能提出了更高的要求。
为此，结合国内某水电设备企业ZG06C r13N i4M o大型叶片的生产试制，通过对材质化学成分的内控、热处理工艺对比试验和试验结果分析，确定了ZG06C r13N i4M o不锈钢材质优化的一次正火+两次回火热处理工艺，生产出满足高性能要求的铸件。
ZG06C r13N i4M o材质为高强度马氏体不锈钢，要求具有较高的力学性能、较好的低温冲击韧性。
为了提高材质的性能，对化学成分进行了内控，要求w（C）≤0.04%，w（P）≤0.025%，w（S）≤0.08%，并对气体含量进行控制。
表1为材质内控的化学成分范围和试样化学成分的分析结果，表2为材质气体含量内控要求和试样气体含量分析结果。
ZG06C r13N i4M o材质熔炼采用30 t电炉熔炼，25T L F炉精炼进行合金化、调整成分和温度，25T V O D炉进行脱碳除气，从而获得超低碳、成分均匀、纯净度高、有害气体含量低的钢水。
热处理对超低碳马氏体不锈钢焊缝熔敷金属性能的影响
热处理对超低碳马氏体不锈钢焊缝熔敷金属性能的影响摘要：超低碳马氏体不锈钢大型铸锻件最终回火热处理温度一般不超过600℃，因而其焊后回火热处理温度要低于600℃，一般为550~570℃，这样造成其焊接区的强度，比正常回火热处理温度下的强度、硬度偏高。
在限制条件下，为了尽量降低超低碳马氏体不锈钢铸件焊接接头的焊后残余应力，改善焊接接头的综合性能，进行了焊后回火热处理试验，分析了延长回火保温时间，对超低碳马氏体不锈钢焊缝强度、硬度、冲击韧性和组织的影响。
关键词：超低碳马氏体不锈钢铸件；焊缝熔敷金属；焊后回火热处理；强度；硬度；冲击韧度abstract: the super low carbon martensite stainless steel forging the final heat treatment temperature less than 600℃, the postweld heat treatment temperature lower than 600 ℃, usually 550~570℃, this caused the weld strength, than normal tempering heat treatment intensity, hardness higher temperatures. under the limiting conditions, in order to minimize the super low carbon martensite stainless steel welded joints of welding residual stress, improve the comprehensive properties of the welded joint, heat treatment after welding test was carried out, analysis of the extension of tempering time, influence of joint strength, hardness, impact toughness and microstructure of ultra low carbonmartensite stainless steel welding.keywords: super low carbon martensite stainless steel; weld metal; postweld heat treatment; strength; hardness; impact toughness中图分类号：tg441.3 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2013）1前言：低碳马氏体不锈钢具有良好的淬透性、优良的室温和低温力学性能、腐蚀疲劳强度和动静态断裂韧性，是国内外大型水轮机铸件（上冠、下环、叶片等）广泛应用的材料。
N含量对Cr-Mo-V系超低碳贝氏体钢组织性能和析出行为的影响
Ｎ 含 量对 Ｃ ｒ — Ｍｏ — Ｖ 系超 低 碳 贝 氏体 钢 组 织 性 能 和 析 出行 为 的 影 响
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｎｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ Ｃｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ Ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｐ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ，
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伟， 张恒磊
（ 北京科 技 大学 冶金 工程研 究 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
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改变Cr、Ni配比电弧炉冶炼超低碳不锈钢HoCr19Ni12Mo2
改变Cr、Ni配比电弧炉冶炼超低碳不锈钢
HoCr19Ni12Mo2
杜学丽;马叙
【期刊名称】《天津理工学院学报》
【年(卷),期】1999(15)2
【摘要】冶炼超低碳不锈钢因含碳极低（Ｃ≤０．０３０％）而使冶炼难度相当大，本文以ＨｏｏＣｒ１９Ｎｉ１２Ｍｏ２为例论述了通过调氧化前Ｃｒ、Ｎｉ的配比来降低氧化终点温度。
【总页数】3页(P104-106)
【关键词】超低碳;不锈钢;氧化终点温度;电弧炉冶炼
【作者】杜学丽;马叙
【作者单位】天津理工学院材料科学与工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TF764.1
【相关文献】
1.超低碳双相不锈钢00Cr14Ni5Mo3Al冶炼工艺研究 [J], 赵杰;郭淑娟;张秀丽
2.LF-VOD冶炼超低碳不锈钢00Cr13Ni5Mo的生产实践 [J], 葛宁;田丰;谢全胜;张腾飞;张卫生;李云飞
3.Consteel电弧炉-AOD二步法冶炼300系Cr-Ni奥氏体不锈钢的工艺优化 [J], 高玉来;李闯
4.改变Cr,Ni配比电弧炉冶炼超低碳不锈钢HooCr19Ni12Mo2 [J], 杜学丽;马叙
5.超低碳不锈钢00Cr18Ni10和00Cr17Ni14Mo2（Mo3）无缝管加工工艺探讨[J], 赵长华;梁俊恒
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反复焊接对超低碳奥氏体不锈钢力学性能的影响研究
反复焊接对超低碳奥氏体不锈钢力学性能的影响研究项阳（上海氯碱股份有限公司，上海200241）陈进, 王印培, 孙晓民（华东理工大学化机研究所，上海200237）摘要：通过对反复焊接1-5次的超低碳奥氏体不锈钢的力学性能试验及金相组织分析，研究了反复焊接对超低碳奥氏体不锈钢的力学性能的影响。
试验结果表明，超低碳奥氏体不锈钢在选择合适的焊接材料、焊接工艺和焊接方法的前提下，同一部位可反复焊接5次，而不会明显影响其力学性能。
关键词：超低碳奥氏体不锈钢；反复焊接；力学性能INVESTIGA TION OF THE EFFECT OF REWELDING ON MECHANICALPROPERTIES OF UL TRA-LOW CARBON AUSTENITIC ST AINLESS STEELXIANG Y ang(Shanghai Chlor-Alkali Chemical Co. Ltd, shanghai 200241, China)CHEN Jin, W ANG Yin-pei, SUN Xiao-ming（Research Institute of Process Equipment & Pressure Vessel, ECUST, Shanghai 200237, China）Abstract: An investigation was made on the effect of rewelding on mechanical properties of Ultra-low carbon austenitic stainless steel based on mechanical propertiestest and microstructure examination. Study shows that 5 times of rewelding at the sameposition will not have evident influence on Ultra-low carbon austenitic stainless steel, ifthe proper weld procedure, proper welding material and proper weld technique wereadopted.Keywards: Ultra-low carbon austenitic stainless steel; Rewelding; Mechanicalproperties焊接是压力容器生产制造过程中不可缺少的关键制造工艺过程之一。
超马氏体不锈钢牌号
超马氏体不锈钢牌号传统的马氏体不锈钢2～4Cr13和1Cr17Ni2缺乏足够的延展性，在冷顶锻变形过程中对应力十分敏感，冷加工成型比较困难。
加之钢的可焊性比较差，使用范围受到了限制。
为克服马氏体钢的上述不足，近年人们已找到一种有效途径：通过降低钢的含碳量，增加镍含量，开发了一个新系列合金钢—超马氏体钢。
这类钢抗拉强度高，延展性好，焊接性能也得到改善，因此超马氏体钢又称为软马氏体钢或可焊接马氏体钢。
超马氏体钢的典型显微组织为低碳回火马氏体组织，这种组织具有很高的强度和良好的韧性。
随镍含量和热处理工艺的变化，某些牌号的超马氏体钢显微组织中可能有10～40%的细小弥散状残余奥氏体，含铬16%的超马氏体钢中可能出现少量的δ铁素体。
进一步改善超马氏体钢性能的途径是获得晶粒更细的回火马氏体组织。
近年来，各国不锈钢生产企业在开发低碳、低氮超马氏体钢方面做了很大努力，生产出一批适用于不同用途的超马氏体不锈钢，几种典型的超马氏体钢化学成分。
超马氏体钢的成分特点是在13%或17%Cr基础上降低C含量。
（＜0.03%或＜0.025%）和S含量（＜0.01%或＜0.005%），增加Ni（4～6.5%）和Mo（最高2.5%）改善钢的焊接性能、韧性、耐蚀性能。
为获得好的低温性能，减少甚至完全消除显微组织中的铁素体是极为重要的，随着对低温冲击性能要求加严（从－20℃降到－40℃）应选用Ni含量更高的牌号，同时在热加工过程应控制加热温度（＜1250℃）和加热时间，防止产生高温δ铁素体相。
一般说来超马氏体钢锻造性能优于同类马氏体钢，即使锻造温度偏低，也可以生产出无裂纹钢坯。
br> 与马氏体钢相比，超马氏体钢盘条的强度、硬度和塑性均高出很多，并且无论是用完全退火还是球化退火的方法，都无法将盘条的强度（硬度）降到马氏体钢的水平。
超马氏体推荐采用650℃左右，长时间保温，然后空冷的退火工艺来实现软化，盘条退火后虽然强度（硬度）高，但拉拔塑性很好（断面收缩率＞40%），可以按常规工艺拉拔。
Cr-Ni系马氏体不锈钢的化学成分及性能特点
Cr-Ni系马氏体不锈钢的化学成分及性能特点由于Fe-Cr-C系马氏体不锈钢的性能的局限性，不能满足使用要求，于是，人们就采用另外的奥氏体形成元素Ni或N来取代部分C以改善马氏体不锈钢的组织和性能，这就得到了Cr-Ni系马氏体不锈钢。
以Ni代C，就可以得到低碳、以至于超低碳马氏体不锈钢，改善了钢的塑、韧性，给提高Cr含量以改善耐腐蚀性提供了可能，也给加入其他合金元素提高其他性能（如加Mo可提高强度及耐腐蚀性）提供了可能。
因此，低碳、超低碳和高Cr的高性能（包括高的力学性能、焊接性及耐腐蚀性）马氏体不锈钢，一般就是Cr-Ni系马氏体不锈钢。
镍是奥氏体形成元素，在铁素体不锈钢中以Cr/Ni=3/1的比例加入镍（如12Cr4Ni及15Cr5Ni）之后，在从液态冷却时，首先结晶为δ铁素体。
在铬含量低于wcr＜20%的情况下，继续冷却，就会发生δ→γ转变，将完全转变为奥氏体。
但实际上，将会残留少量过冷δ铁素体。
δ→γ转变结束后，继续冷却，就会发生γ→α转变，将完全转变为马氏体。
但实际上，将会残留少量奥氏体。
根据合金成分不同，将会有1%~10%的残留奥氏体。
与铬铁素体不锈钢不同的是，这种马氏体由于含碳量低，而且含有镍，从而有较高的韧性和一定的硬度（350~400HV）。
这种钢的马氏体转变温度比铬铁素体不锈钢低（200~250℃）。
因此，这类马氏体不锈钢的组织为低碳马氏体+少量过冷δ铁素体+残留奥氏体。
退火后，韧性提高而硬度和抗拉强度下降。
低碳Cr-Ni系马氏体不锈钢的平均化学成分。
这种钢一般都经过淬火+回火处理。
淬火温度一般为950~1050℃，随后的回火温度为600℃。
在回火过程中会形成细小弥散分微信公众号：hcsteel布的稳定的残留奥氏体。
可见，经回火后，含有最多的细小弥散分布的稳定的残留奥氏体，将使韧性提高，强度下降。
根据钢种级别不同，回火温度可能有所不同，但回火效果是明显的。
值得重视的是13Cr4Ni及13Cr6Ni这两种钢，（实为12Cr4Ni及12Cr6Ni）给出了改进的舍夫勒图中标出了它们的位置。
镍和铬在不锈钢中的主要作用
镍在不锈钢中的主要作用镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。
在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。
普通碳钢的晶体结构称为铁氧体，呈体心立方(BCC)结构，加入镍，促使晶体结构从体心立方(BCC) 结构转变为面心立方(FCC)结构，这种结构被称为奥氏体。
然而，镍并不是唯一具有此种性质的元素。
常见的奥氏体形成元素有：镍、碳、氮、锰、铜。
这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。
在不锈钢中，有两种相反的力量同时作用：铁素体形成元素不断形成铁素体，奥氏体形成元素不断形成奥氏体。
最终的晶体结构取决于两类添加元素的相对数量。
铬是一种铁素体形成元素，所以铬在不锈钢晶体结构的形成上和奥氏体形成元素之间是一种竞争关系。
因为铁和铬都是铁素体形成元素，所以400系列不锈钢是完全铁素体不锈钢，具有磁性。
在把奥氏体形成元素-镍加入到铁-铬不锈钢的过程中，随着镍成分增加，形成的奥氏体也会逐渐增加，直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构，这样就形成了300系列不锈钢。
如果仅添加一半数量的镍，就会形成50%的铁素体和50%的奥氏体，这种结构被称为双相不锈钢。
400系列不锈钢是一种铁、碳合铬的合金。
这种不锈钢具有马氏体结构和铁元素，因此具有正常的磁特性。
400系列不锈钢具有很强的抗高温氧化能力，而且与碳钢相比，其物理特性和机械特性都有进一步的改善。
大多数400系列不锈钢都可以进行热处理。
300系列不锈钢是一种含有铁、碳、镍和铬的合金材料，一种无磁性不锈钢材料，比400系列不锈钢具有更好的可锻特性。
由于300系列不锈钢的奥氏体结构，因此它在许多环境中具有很强的抗腐蚀性能，具有很好的抗金属超应力引起的腐蚀所造成的断裂的性能，而且其材料特性不受热处理的影响。
不锈钢是20世纪重要发明之一，经过近百年的研制和开发已形成一个有300多个牌号的系列化的钢种。